CN111093816A - 液体混合物喷嘴、流动系统和用于将颗粒分散在液体混合物中的方法 - Google Patents

液体混合物喷嘴、流动系统和用于将颗粒分散在液体混合物中的方法 Download PDF

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Abstract

喷嘴30包括本体，该本体具有流动入口和流动出口。喷嘴还包括：会聚区段32，该会聚区段32具有减小的直径，邻近流动入口定位；孔口33，该孔口33定位在会聚区段的窄端处；中间区段35，该中间区段35具有恒定的直径，邻近孔口定位；以及发散区段36，该发散区段36具有增加的半径，邻近中间区段和流动出口定位。液体通过喷嘴流动导致会聚区段内液体的流率增加和发散区段中液体随后的流率减小，从而便于液体内颗粒的分散。

Description

液体混合物喷嘴、流动系统和用于将颗粒分散在液体混合物 中的方法
技术领域
该公开内容涉及液体混合物喷嘴、流动系统和用于将颗粒分散在液体混合物中的方法。
背景技术
在油气工业内，对于在液体(诸如钻探泥浆)内混合颗粒存在一定的需要。混合的目的是实现液体中颗粒的均质化和分散。使用用于获得混合的多种技术，包括旋转剪切单元、常规搅拌技术和基于振动的技术。混合以一个或多个阶段执行，且典型地在一个或多个剪切区中实现，在该剪切区中液体经历“剪切”，这在液体相对于邻近区域或液体体积以不同速度行进时发生。
在专利文献US3833718中示出混合器类型的一个示例，该专利文献描述所谓的喷射混合器。该混合器用于提供液体的高剪切混合，诸如在用于井处理的浆料溶液的制备中。混合的原理基于在颗粒和液体混合物的相反流的汇合处形成剪切区。混合器基于将液体分成两流且然后将流朝彼此引导。流从彼此基本成直角的位置引导到混合区中以引起混合。
所描述的混合器似乎提供充分的混合。然而，估计可进一步改进常规混合器的混合。
发明内容
目标是至少部分地改进上文提到的(above-identified)现有技术。另外的目标是提供一种适合于混合钻探泥浆的改进的液体混合物喷嘴。这些和其它目标通过如限定在独立权利要求中的液体混合物喷嘴、包括此类喷嘴的流动系统和用于将颗粒分散在液体混合物中的方法来实现。实施例限定在从属权利要求中。
在本公开内容的一方面，提供一种用于使液体混合物流过其中的液体混合物喷嘴。液体混合物喷嘴包括：本体，该本体具有流动入口和流动出口，该流动入口可连接到第一管件，且该流动出口可连接到第二管件；会聚区段，该会聚区段具有减小的直径，邻近流动入口定位；孔口，该孔口定位在会聚区段的窄端处；中间区段，该中间区段具有恒定的直径，邻近孔口定位；以及发散区段，该发散区段具有增加的直径，邻近中间区段和流动出口定位。
在本公开内容的第二方面，提供一种流动系统，该流动系统包括如上文提到的流动入口管、流动出口管和第一液体混合物喷嘴。液体混合物喷嘴在液体混合物喷嘴的上游端处连接到流动入口管且在液体混合物喷嘴的下游端处连接到流动出口管。
在本公开内容的第三方面，提供一种用于将颗粒分散在颗粒和液体混合物中的方法。方法包括如下步骤：使混合物流过会聚流动区段以增加混合物的速度；使混合物流过位于会聚区段下游的孔口；使混合物流过具有恒定直径的中间流动区段，该中间流动区段定位在孔口的下游和发散流动区段的上游；以及使混合物流过位于孔口下游的发散区段，从而在混合物内生成湍流，以增进颗粒在颗粒和液体混合物内的分散。
在本公开内容的实施例中，喷嘴的孔口具有中心区域和从中心区域径向延伸的多个成角度间隔的外部区域，从而形成星状形状的孔口。备选地，孔口可具有圆形、椭圆形或基本矩形的形状。
此外，在本公开内容的实施例中，中间区段与会聚区段的窄端(即紧接在孔口之前)的截面积比率在2:1至6:1、优选为3:1至6:1、最优选为4:1至5:1的范围内。因此，通过孔口的液体混合物紧接着进入具有显著大截面积的体积。结果，液体混合物的流速迅速减小，导致显著的湍流，该湍流对颗粒在液体混合物中的分散具有积极作用。
在本公开内容的实施例中，液体混合物喷嘴的轴向中心线与会聚区段的侧壁之间的角度在约30度至约50度的范围内。因此，会聚区段提供截面积上非常迅速的减小，导致液体混合物的流速上的迅速增加。这继而将导致显著的湍流，该湍流对颗粒在液体混合物中的分散具有积极作用。
在本公开内容的实施例中，液体混合物喷嘴的轴向中心线与发散区段的侧壁之间的角度在约5度至约10度的范围内。因此，沿着发散区段的流速上将存在相对缓慢的减小。
在本公开内容的实施例中，下者之间的比率在约3:1至约10:1，(1)液体混合物喷嘴的轴向中心线与会聚区段的侧壁之间的角度，以及(2)液体混合物喷嘴的轴向中心线与发散区段的侧壁之间的角度。
在本公开内容的实施例中，喷嘴提供为一个整体单元。喷嘴然后优选地由塑料制成。备选地，喷嘴的部分可由金属制成。例如，包括孔口的部分可由金属制成，以增加耐磨性。而且，在本公开内容的实施例中，孔口可设在可替换的孔口构件中。因此，可在不替换整个喷嘴的情况下改变孔口的形状或大小。而且，孔口构件可制成为可在磨损时替换的磨损构件。
在本公开内容的实施例中，喷嘴包括：第一压力感测接口，其配置成确定液体混合物在进入液体混合物喷嘴之前的第一压力；以及第二压力感测接口，其配置成确定液体混合物在离开喷嘴之后的第二压力。
在本公开内容的实施例中，流动系统包括与第一液体混合物喷嘴类似的第二液体混合物喷嘴，以及分流器。分流器构造成将通过流动系统的流动入口管进入的液体混合物分成两流，其具有转向通过具有第一液体混合物喷嘴的第一分支的第一流以及转向通过具有第二液体混合物喷嘴的第二分支的第二流。
在本公开内容的实施例中，流动系统的第一分支和第二分支合并到第一液体混合物喷嘴和第二液体混合物喷嘴下游的碰撞区中。优选地，第一分支和第二分支相对于彼此以60度至120度的角度α定位。
在本公开内容的实施例中，流动系统包括压力感测装置，该压力感测装置可操作地连接到第一压力感测接口和第二压力感测接口，该第一压力感测接口配置成确定液体混合物喷嘴上游的液体混合物的第一压力，该第二压力感测接口配置成确定液体混合物喷嘴下游的液体混合物的第二压力。
在本公开内容的实施例中，一种用于增进颗粒在颗粒和液体混合物中的分散的方法包括如下步骤：将混合物流分成第一液体混合物流和第二液体混合物流；使所述第一液体混合物流和所述第二液体混合物流中的每个经受上文陈述的方法步骤；以及在上文陈述的所述方法步骤之后使所述第一液体混合物流与所述第二液体混合物流碰撞来提供所述增进的分散。
在本公开内容的实施例中，方法包括：在使混合物流过会聚流动区段之前测量钻探泥浆的第一压力；在使混合物流过发散区段之后测量混合物的第二压力；以及基于第二压力与第一压力之间的差来调整引入到会聚流动区段的混合物的流率。
在本公开内容的实施例中，钻探泥浆提供为在上文陈述的方法中的所述混合物。
根据本公开内容的喷嘴和流动系统可包括单独或组合的如下文描述的多个不同特征。方法中使用的流动系统可包括相同的特征。本文中描述的实施例的方面和优点将从以下详细描述中以及从图中显现。设想到在一个实施例中描述的方面可结合到其它实施例中，而不进一步陈述。
附图说明
现在将参照所附示意图通过示例来描述本公开内容的实施例，在所附示意图中：
图1是根据本公开内容的一方面的喷嘴的侧视图，
图2是图1的喷嘴的截面侧视图，
图3是图1的喷嘴的正视图，
图4是图1的喷嘴的后视图，
图5是图1的喷嘴的截面透视图，
图6是用于将颗粒分散在液体中的流动系统的后视图，
图7是图6的流动系统的截面顶视图，
图8是根据本公开内容的另一实施例的用于分散颗粒的流动系统的示意性截面顶视图，以及
图9是将颗粒分散在液体中的方法的示意图。
具体实施方式
图1-5是根据本公开内容的方面的喷嘴30的各种示意图。参照图1-5，喷嘴30包括由伸长的圆柱形表面303限定的本体。喷嘴30包括：入口301，液流流入该入口301；以及出口302，液流从该出口302离开第一喷嘴30。用于流过喷嘴30的示例性液体混合物是钻探泥浆。
在土工工程中，钻探泥浆用来辅助钻孔钻探到地球中。钻探泥浆的主要功能包括：提供流体静力学压力以防止地层流体进入井孔中，在钻探期间保持钻头冷却和清洁，执行钻削，以及在钻探暂停时和当钻探组件带入和带出孔时悬置钻屑。选择用于特定作业的钻探泥浆以避免地层损坏和限制腐蚀。基于水的钻探泥浆最常见地由带有添加剂(诸如硫酸钡(重晶石)、碳酸钙(白垩)或赤铁矿)的膨润土组成。
另外，各种增稠剂可用来影响钻探泥浆的粘度，例如黄原胶、瓜耳胶、乙二醇、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素(PAC)或淀粉。继而，除絮凝剂，诸如阴离子聚电解质(例如，丙烯酸酯、聚磷酸盐、亚硫酸盐或单宁酸)，可用来减小粘度，特别是在使用基于粘土的泥浆时。其它常见的添加剂包括润滑剂、页岩抑制剂和流体损失添加剂(控制钻探流体进入可渗透地层的损失)。
返回到喷嘴30，入口301和出口302分别构造成用于连接或联接到管或其它构件。为了便于与管或其它构件的所述联接，根据所公开的实施例，第一喷嘴30还包括邻近出口302的周向凸缘38。邻近流动入口301，喷嘴30具有直径减小区段190，其用于插入到管中以便于与其联接。备选地，凸缘38和直径减小区段的位置可颠倒，可使用凸缘代替直径减小区段190，或可使用直径减小区段代替凸缘38。
喷嘴30包括(在液体流动方向上)在入口301处的液体会聚区段32、孔口33、中间流动区段35，以及发散区段36。液体会聚区段32朝孔口33会聚，例如，液体会聚区段32具有在朝孔口33的方向上减小的截面积。除非另外陈述，会聚区段32的直径在下游方向上减小。会聚区段32可具有线性会聚部或弯曲会聚部或其组合。会聚区段32向下会聚到孔口33，液体行进通过该孔口33。
中间流动区段35位于孔口33与液体发散区段36之间。中间流动区段35具有恒定的截面积，例如，恒定的直径。中间流动区段35在与中间流动区段35的中心纵向轴线正交的平面中可具有圆形、椭圆形、星状或其它适合的截面形状。
发散区段36邻近于中间流动区段35且在其下游定位。发散区段36可具有线性发散部、弯曲发散部、其组合，或用于发散部的另一形状。发散区段36还可具有逐步的发散部。在该上下文中，“发散区段”可理解为带有在液体的流动方向上增加的截面积的区段。可使用线性发散部或稍微弯曲的发散部，因为此类发散部给出在液体通过喷嘴30时液体速度与压降之间的有利关系。
在一个示例中，中间区段35与会聚区段32的窄端(例如，会聚区段32的邻近孔口33的部分)的截面积比率在2:1至6:1的范围内。另外或备选地，喷嘴30的轴向中心线95与会聚区段32的侧壁之间的角度θ1(例如，半角)在约30度至约50度的范围内。而且，轴向中心线95与发散区段36的侧壁之间的角度θ2(例如，半角)在约5度至约10度的范围内。设想到会聚区段的半角与发散区段的半角的比率在约3:1至约10:1。在一个示例中，会聚区段32、孔口33、中间流动区段35和发散区段36中的每个的轴向中心线与轴向中心线95同轴。在一个示例中，中间流动区段35的长度等于或大于喷嘴30的外径或联接到喷嘴30的管的外径。例如，当将喷嘴30与6英寸直径管使用时，喷嘴30的中间流动区段35可为6英寸或更长。
如图3和图4中可看到的，孔口33可具有星状形状，该形状带有中心区域331和围绕中心区域331的周边的多个成角度间隔开的外部区域332，诸如Lobestar Mixing Nozzle®的孔口。当液体流过外部区域332时，外部区域332提供涡旋流型，该涡旋流型提供剪切作用和因此颗粒在流过喷嘴30的液流中的改进的分散。设想到其它形状可用于孔口33，该孔口33与喷嘴30的一个或多个其它方面组合便于剪切作用和/或涡旋生成以引发颗粒分散。在其它示例中，孔口33可为圆形、矩形、椭圆形或其它形状的。
孔口33可形成在布置于喷嘴30中的孔口构件34中。孔口构件34通过成组紧固件39固定到第一喷嘴30，且可从喷嘴30移除。这允许孔口构件34由另一孔口构件替换，例如，具有不同大小或形状的孔口33，或使用孔口构件作为在磨损时替换的磨损构件。在孔口33可制成为第一喷嘴30的组成部分的意义上，可省略孔口构件34。在一个示例中，喷嘴30制成为一个整体单元，其包括会聚区段32、孔口33、中间流动区段35和发散区段36。在一个示例中，喷嘴30由塑料制成。另外或备选地，孔口构件34可由金属制成。例如，具有形成于其中的星状形状的孔口构件34可由金属形成。
当液流经由喷嘴入口301流过喷嘴30时，液流在液流通过会聚区段32时经历增加的流速。在液流以增加的速度通过孔口33和中间流动区段35时，液流经受增加的剪切，从而便于颗粒在液流内分散。在液流流过发散区段32时，液流经历流速上的突然减小，其产生湍流，该湍流增加颗粒在液流中的分散。因此，会聚区段32和发散区段36两者增加颗粒在液流中的分散。
图6是用于将颗粒分散在液体中的流动系统1的后视图。图7是图6的流动系统的截面顶视图。流动系统1使用上文描述的多个喷嘴，以便于颗粒在液体混合物(诸如钻探泥浆)中混合。
流动系统1具有三角形管构件的主要形式，其中入口2在三角形基部的中心处且其中出口3在三角形顶部处。液体F(诸如钻探泥浆)在该液体进入入口2时包括颗粒P。一旦在流动系统1内部，在液体F经由出口3离开流动系统1之前，如下文将详细描述的，颗粒P分散在液体F中。当液体F进入流动系统1时，颗粒P可分散在液体F中达某种程度，但由于流过流动系统30内的喷嘴30，液体F内的颗粒变得更均匀地分散，从而改进液体F的流变性。
详细地，流动系统1包括呈T形截面管形式的分流器10，其中入口2是分流器10的基部。从入口2，分流器10将液体F分成第一液流F1和第二液流F2。流动系统1具有第一液体分支11，该第一液体分支11连接到分流器10以用于接纳第一液流F1。在与第一液体分支11所连接的侧部相反的侧部上，第二液体分支12连接到分流器10。第二液体分支12接纳第二液流F2。
第一液体分支11包括连接到分流器10的直区段121、连接到直区段121的90°管弯头122、连接到管弯头122的弯曲(angled)弯头123，以及连接到弯曲弯头123的第二直区段124。弯曲弯头123弯曲成角度α的一半。
第二液体分支12包括直区段131，直区段131在分流器10的与第一液体分支11的直区段121所连接的相反侧处连接到分流器10。第二液体分支12类似于第一液体分支11，且具有连接到直区段131的90°管弯头132、连接到管弯头132的弯曲弯头133和连接到弯曲弯头133的第二直区段134。弯曲弯头133弯曲成角度α的一半。
第一液体分支11和第二液体分支12的第二直区段124、134连接到分支连结区段14，分支连结区段14从第一液体分支11和第二液体分支12接纳第一液流F1和第二液流F2。分支连结区段14具有y形截面管的形状。分支连结区段14包括出口3，且分支连结区段14具有内部碰撞区141，在该处第一液流F1和第二液流F2汇合和碰撞。当液流F1、F2碰撞时，它们经历剪切，因为流F1、F2当它们在碰撞区141中汇合时相对于彼此以不同速度行进。大体上，液流F1、F2的速度在流率方面是相同的，但它们具有不同的方向，这影响剪切。碰撞区141也可称为剪切区。
两个液体分支11、12的部分典型地由金属(诸如钢)制成，且可通过焊接连结到彼此。然而，两个液体分支11、12的第二直区段124、134典型地由两个常规夹具连结到它们相应的邻近部分。例如，第一夹具113将第一液体分支11的第二直区段124的第一端连结到弯曲弯头123。第二夹具114将第一液体分支11的第二直区段124的另一端连结到分支连结区段14。两个类似的夹具将第二液体分支12的第二直区段134以类似方式连结到它邻近的弯曲弯头133和分支连结区段14。夹具可具有适合于连结管构件的任何常规夹具的形式，且由夹具连结的区段123、124、14、134、133配有与夹具兼容的常规凸缘。凭借夹具，对于操作者来说可能移除第一液体分支11和第二液体分支12的第二直区段124、134。
第一液体分支11和第二液体分支12相对于彼此以60°-120°的角度α布置，以使第一液流F1和第二液流F2以60°-120°的对应角度α朝彼此引导。结果，第一液流F1和第二液流F2在碰撞区141中成60°-120°的相同角度α汇合。液流F1、F2之间的碰撞角度α通过使弯曲弯头123、133中的每个弯曲成角度α的一半来实现。
还设想到分流器具有Y形截面管，在该处第一液体分支和第二液体分支与入口管2不成直角。如果是这样，调节对应于弯头122、123、132、133的管弯头的角度，使得第一液体分支和第二液体分支相对于彼此以一定角度布置来使第一液流F1和第二液流F2以60°-120°的角度α朝彼此引导。
第一喷嘴30布置在第一液体分支11中，且第二喷嘴40布置在第二液体分支12中。第二喷嘴40可结合与第一喷嘴30相同的特征，使得它们类似或甚至相同。因此，对于第一喷嘴30描述的每个特征也可实施用于第二喷嘴40。喷嘴30、40中的每个可从喷嘴30、40位于其中的液体分支11、12移除。喷嘴30、40的移除通过从第二直区段124、134释放相应的夹具来实现。喷嘴30、40位于第二直区段124、134中，且通过从相应移除的直区段取出喷嘴30、40，可移除或替换喷嘴30、40。
流动系统1在入口2处具有第一压力感测接口71，且在出口3处具有第二压力感测接口72。压力感测接口71、72可为压力感测装置77所连接到的开口。压力感测装置77是常规压差计，且具有第一压力入口端口73和第二压力入口端口74，第一压力入口端口73和第二压力入口端口74附接到压力感测接口71、72，例如经由两个压力引导线75、76。压差计通过机械器件执行压力减法操作，其消除对于操作者或控制系统确定压力感测接口71、72处压力之间的差的需要。当然，任何其它适合的压力感测装置可用于确定压差。
包括压力感测装置77便于确定和监测流动系统1的性能，即流动系统1将颗粒P有效地分散在液体F中的能力。特别地，横跨流动系统1的压差指示在液体行进通过流动系统1时且更特别是在液体行进通过一个或多个喷嘴30时液体中发生的剪切的程度(和因此颗粒分散)。流动系统1上的压差是入口2附近位置处的压力与出口3附近位置处的压力之间的差。例如，如果入口2处的压力等于100psi，且如果出口3处的压力等于60psi，那么压差为40psi(100psi-60psi)。
在流动系统1的操作期间，监测压差且调整液体F的流率，以便获得预定压差，该压差已知提供颗粒P在液体F中的适当分散。预定压差应准确是多少可取决于多种因素，诸如流动系统1的大小、液体F的类型和颗粒的类型，且优选地通过调整流率直到颗粒分散令人满意来凭经验确定。然后可读取的压差然后设定为对于流动系统1和对于所使用的液体F和颗粒P的类型的预定压差。
压力感测装置77可不一定是压差计。压力感测装置77也可具有连接到相应压力感测接口71、72的两个常规压力计的形式。这些压力计然后(例如向操作者)指示流动系统上的压差，因为操作者可容易基于来自压力计的读数来确定压差。还可能向控制系统指示压差，例如通过应用常规的电子通信技术。控制系统然后可取决于测量的压力读数(即取决于压差ΔP)来调整液体F(带有引入流动系统1的入口2中的颗粒P)的流动。
图8是根据本公开内容的另一实施例的用于分散颗粒的流动系统900的示意性截面顶视图。流动系统900类似于流动系统1，但仅包括单个喷嘴30，且相对于引入和排出的液体流以线性构造布置。由于流动系统900的线性构造，流动系统900比流动系统1占用更少的空间。因此，流动系统900可比流动系统1定位在更空间受限的位置中。而且，因为流动系统900中仅使用单个喷嘴30，与流动系统1中的两个喷嘴30相比，用于流动系统900的制造成本小于流动系统1的制造成本。
流动系统900通过夹具114联接到流动入口管901和流动出口管902，且相对于流动入口管901和流动出口管902以线性构造布置。在一个示例中，设想到流动入口管901和流动出口管902中的任何弯曲或转弯定位成离喷嘴30的距离是喷嘴30的外径的四倍且优选为至少六倍。然而，还设想到其它距离。使用邻近喷嘴的线性管减小喷嘴30附近的三通和弯头上的腐蚀或磨损，特别是对于喷嘴30下游的构件。另外，此类长度的线性管还允许来自喷嘴30的湍流平息，以减轻由于过量振动和压力波动对管道的损坏。
流动系统900的喷嘴30包括：入口301，液流F进入该入口301来进入喷嘴30；以及流动出口302，液流F从该流动出口302离开第一喷嘴30。液体会聚区段32定位在流动入口301的下游，以使液体朝孔口33会聚。中间流动区段35位于孔口33的下游，孔口33与液体发散区段36之间。中间流动区段35具有恒定的直径。液体会聚区段32在朝孔口33的方向上具有减小的直径，且发散区段36在朝流动出口302的方向上具有增加的直径。设想到可选择孔口33、中间流动区段35、会聚区段32和发散区段36的直径以允许通过其中的液体的期望流率，同时保持流动入口301与流动出口302之间的期望压降。如上文类似描述的，为便于确定压降，流动系统900可包括压力感测装置77、第一压力入口端口73、第二压力入口端口74和两个压力引导线75、76。
在操作期间，在液流F行进通过会聚区段32时，液流F的速度增加。液流F然后以增加的速度行进通过孔口33和中间流动区段35。随后，液流F行进通过发散区段36，导致减小的流率。通过孔口33的液流F的流率上的增加和液流F的流率上的随后减小导致液流F的涡旋运动以及液流F内的湍流。涡旋运动和湍流导致液流F与其中的颗粒混合，从而导致液流F内的颗粒更均匀地混合。设想到所测量的压降(如上文描述的)指示液体中的速度改变，从而指示液流F中的混合程度。
设想到流动系统900可通过将流动系统900顺列地(inline)放置在期望的管组件中来改造成现有系统。例如，喷嘴30可拼接到现有管道中或如图8中示出的那样安装，即带有凸缘38和直径减小区段190。在另一示例中，喷嘴30可插入管区段中且通过紧固件、粘合剂或另一方式保持在适当位置。在一些示例中，设想到单个喷嘴30能够混合液体和颗粒达与图7中示出的双喷嘴构造几乎相同的程度。在此类示例中，流动系统900的孔口33大小设置成具有与流动系统1的喷嘴30、40内的孔口33的组合面积相等的面积，因此提供等同的吞吐量。
参照图9，示出将颗粒P分散在液体F中的方法。方法可供上文描述的流动系统中的任一个使用。方法包括操作701，在操作701中带有颗粒P的液体F引入到上文描述的流动系统的入口中。随后，在操作702中，如上文描述的那样测量压差ΔP。响应于所测量的压差，在操作703中调整带有颗粒P的液体F的流动。执行操作703中的调整，直到获得预定压差Δp。详细地，在操作703中，液体F(其中带有颗粒P)的流动或流率可通过改变供给液体F和颗粒P的混合物的泵的速度来调整。泵速上的改变改变流动系统入口处的压力，其继而改变通过流动系统1的液体F的流动(流率)。在操作703中，流动还可通过使阀节流来调整，该阀控制其中具有颗粒P的液体F的流动。
所公开的实施例的益处包括改进颗粒在液体混合物中的混合和分散。所公开的喷嘴30、流动系统1和流动系统900特别地适合(well-suited)朝钻探泥浆流变性改进和固体到液体中的分散，例如，固体/液体混合。常规地，在钻探工业中，钻探泥浆的流变性是用来确定质量的关键参数。同时，钻探泥浆长时期内存储在大储箱中是常见的，这通常导致流变性的劣化，因为钻探泥浆中的颗粒成分(诸如重晶石和膨润土粉末、碳酸钙或赤铁矿)趋于在储箱中沉淀。然而，钻探泥浆和其中的颗粒通过所公开的流动系统的流动和/或循环改进泥浆的流变性，而不需要添加更多粉末，从而减小成本。
从上文随后的描述，虽然描述和示出了本公开内容的各种实施例，本公开内容不限于此，而是还可在以下权利要求书中限定的主题的范围内以其它方式体现。

Claims (20)

1.一种用于使液体混合物流过其中的液体混合物喷嘴(30)，包括：
本体，所述本体具有流动入口(301)和流动出口(302)，所述流动入口可连接到第一管件，且所述流动出口可连接到第二管件；
会聚区段(32)，所述会聚区段(32)具有减小的直径，邻近所述流动入口定位；
孔口(33)，所述孔口(33)定位在所述会聚区段的窄端处；
中间区段(35)，所述中间区段(35)具有恒定的直径，邻近所述孔口定位；以及
发散区段(36)，所述发散区段(36)具有增加的直径，邻近所述中间区段和所述流动出口定位。
2.根据权利要求1所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述孔口(33)具有中心区域(331)和从所述中心区域径向延伸的多个成角度间隔的外部区域(332)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述中间区段(35)与所述会聚区段(32)的窄端的截面积比率在2:1至6:1的范围内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述液体混合物喷嘴的轴向中心线(95)与所述会聚区段(32)的侧壁之间的角度(θ1)在约30度至约50度的范围内。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述液体混合物喷嘴的轴向中心线(95)与所述发散区段(36)的侧壁之间的角度(θ2)在约5度至约10度的范围内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，下者之间的比率在约3:1至约10:1，(1)所述液体混合物喷嘴的轴向中心线(95)与所述会聚区段(32)的侧壁之间的角度(θ1)，以及(2)所述液体混合物喷嘴的轴向中心线(95)与所述发散区段(36)的侧壁之间的角度(θ2)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述孔口具有椭圆形、圆形或矩形的形状。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述喷嘴包括塑料。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述孔口形成在金属插入物中。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的液体混合物喷嘴(30)，其特征在于，所述液体混合物喷嘴(30)还包括：第一压力感测接口(71)，所述第一压力感测接口(71)配置成确定所述液体混合物在进入所述液体混合物喷嘴之前的第一压力；以及第二压力感测接口(72)，所述第二压力感测接口(72)配置成确定所述液体混合物在离开所述喷嘴之后的第二压力。
11.一种流动系统(1；900)，包括：
流动入口管(2；901)；
流动出口管(3；902)；以及
根据前述权利要求中任一项所述的第一液体混合物喷嘴(30)，其中所述液体混合物喷嘴在所述液体混合物喷嘴的上游端处连接到所述流动入口管且在所述液体混合物喷嘴的下游端处连接到所述流动出口管。
12.根据权利要求11所述的流动系统(900)，其特征在于，所述流动入口管(901)和所述流动出口管(902)在所述喷嘴的外径至少四倍、优选为所述喷嘴的外径至少6倍的距离内线性邻近所述喷嘴(30)。
13.根据权利要求11所述的流动系统(1)，其特征在于，所述流动系统(1)还包括根据权利要求1-10中任一项所述的第二液体混合物喷嘴(40)，以及分流器(10)，其中所述分流器(10)构造成将通过所述流动入口管进入的所述液体混合物分成两流，其具有转向通过具有所述第一液体混合物喷嘴(30)的第一分支(11)的第一流以及转向通过具有所述第二液体混合物喷嘴(40)的第二分支(12)的第二流。
14.根据权利要求13所述的流动系统，其特征在于，所述第一分支和所述第二分支合并到所述第一液体混合物喷嘴(30)和所述第二液体混合物喷嘴(40)下游的碰撞区(14)中。
15.根据权利要求14所述的流动系统(1)，其特征在于，所述第一分支(30)和所述第二分支(40)相对于彼此以60度至120度的角度α定位。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的流动系统(1；900)，其特征在于，所述流动系统(1；900)还包括压力感测装置(77)，所述压力感测装置(77)可操作地连接到第一压力感测接口(71)和第二压力感测接口(72)，所述第一压力感测接口(71)配置成确定所述液体混合物喷嘴(30、40)上游的所述液体混合物的第一压力，所述第二压力感测接口(72)配置成确定所述液体混合物喷嘴(30、40)下游的所述液体混合物的第二压力。
17.一种用于将颗粒分散在颗粒和液体混合物中的方法，所述方法包括：
使所述混合物流过会聚流动区段以增加所述混合物的速度；
使所述混合物流过位于所述会聚区段下游的孔口；
使所述混合物流过具有恒定直径的中间流动区段，所述中间流动区段定位在所述孔口的下游和所述发散流动区段的上游；以及
使所述混合物流过位于所述孔口下游的发散区段，从而在所述混合物内生成湍流，以增进颗粒在颗粒和液体的所述混合物内的分散。
18.一种用于增进颗粒在颗粒和液体混合物中的分散的方法，包括：
将混合物流分成第一液体混合物流和第二液体混合物流，
使所述第一液体混合物流和所述第二液体混合物流经受权利要求17的方法步骤，以及
在权利要求17或权利要求18的所述方法步骤之后使所述第一液体混合物流与所述第二液体混合物流碰撞来提供所述增进的分散。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在使所述混合物流过所述会聚流动区段之前测量所述混合物的第一压力；
在使所述混合物流过所述发散区段之后测量钻探泥浆的第二压力；以及
基于所述第二压力与所述第一压力之间的差来调整引入到所述会聚流动区段的所述混合物的流率。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供钻探泥浆作为颗粒和液体的所述混合物。
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